JPH04351646A - 予備発泡粒子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、予備発泡粒子の製造方
法に関する。この方法により製造された予備発泡粒子は
、水蒸気孔を有する金型に充填し、水蒸気加熱してこの
予備発泡粒子を相互に融着させて断熱材　　包装緩衝材
等の製品を製造するのに有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりポリスチレンを主体に熱可塑性
樹脂発泡体粒子を金型成形して各種発泡体製品を得る方
法は広く行われている。この発泡樹脂粒子を得るのに、
スチレン系樹脂の場合、まず、ブタン　　ペンタン等の
揮発性有機発泡剤を分散剤を有する水分散媒体系で樹脂
の軟化点以上の温度で当発泡剤の蒸気圧下で樹脂粒子に
含浸し、冷却して取り出し、脱水乾燥　　薬剤等で表面
処理　　熟成して発泡性樹脂粒子に製造している。次い
でこの原料を水蒸気の大気圧もしくは０．２ｋｇ／ｃｍ
２　Ｇまでの加圧下で発泡して発泡樹脂粒子が得られ、
これは通常予備発泡粒子と呼ばれている。このようにし
て得られた予備発泡粒子は、所定の発泡槽内に導入され
上記のごとく水蒸気加熱して各種発泡成形品を提供する
ために用いられる。

【０００３】一方　　ポリエチレン　　ポリプロピレン
等のポリオレフィン系樹脂の場合、ブタンジクロロフロ
ロメタン等の揮発性有機発泡剤を水分散系で樹脂の軟化
点以上の温度で含浸させた後、当発泡剤の蒸気圧下を保
持しながら容器水面下の一端を開放し　　内圧より低圧
の雰囲気に放出することによって予備発泡粒子を得てい
る。

【０００４】このように、従来の予備発泡粒子の一般的
な製造方法においては、発泡剤としては専ら、揮発性有
機発泡剤が採用されており、かつその含浸も主として水
分散系において行なわれていた。

【０００５】しかしながら、上記の揮発性有機発泡剤は
樹脂基材に対し親和性もあり、保持製に優れ　　発泡剤
としても効能よい反面、含浸時及び予備発泡時において
良溶媒として作用して樹脂粒子相互の合着を発生させ易
い等の難点をもっている。またあるものは毒性や可燃性
のため危険性を有し、あるものは高価であり、しかも殆
どの場合、大気に放出することになるのでオゾン層の破
壊、光化学スモッグ等大気汚染の問題を生じるものであ
った。

【０００６】そこで最近、上記揮発性発泡剤に代えて、
例えば炭酸ガス、窒素ガス、空気等の無機ガスを予備発
泡粒子の工業生産に適用する提案もなされている。例え
ば、特公昭６２−６１２２７号公報には、ポリオレフィ
ン系樹脂を密閉容器内に水系に分散させ次いで無機ガス
を供給し無機ガスの蒸気圧を保持しながら樹脂の軟化温
度以上に加温した後、該温度圧力で含浸して水面下の吐
出口を開放し低圧の雰囲気に放出して予備発泡粒子を製
造する方法を開示している。また、特開昭６０−２４５
６４８号公報には、樹脂粒子を軟化温度以上に加熱する
際に分散媒として大量の水も同時に加熱することから大
量の熱エネルギーを要する欠点を克服すべく樹脂粒子融
着防止剤を用いて相互に分離させた状態で無機ガス状媒
体に於て高温高圧域から放出させる製法を開示している
。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら無機ガス
を用いた前記方法においては、放出時に樹脂軟化温度以
上に加温するので含浸系全体の攪拌が必要となり樹脂粒
子相互の融着・合着の恐れがあり、器壁　　攪拌羽根等
にスケール付着する欠点をもっている。そして、さらに
、いずれも瞬時に発泡がなされる放出発泡法であるので
、発泡倍率の制御が困難で得られた予備発泡粒子の発泡
倍率の均一性に劣り、しかも放出初期と後期の密閉容器
内圧変動に対する安定化対策も必要となる問題があった
。

【０００８】本発明は、かかる状況下なされたものであ
り、ことに重合体樹脂間の融着・合着によるトラブルを
招くことなく、無機ガスを使用して発泡倍率の均一な高
品質予備発泡粒子を効率良く生産できる方法を提供しよ
うとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれば
重合体粒子に発泡剤としての無機ガスを含浸させた後、
この発泡性重合体粒子を発泡槽内で加熱発泡条件に付し
て成形用予備発泡粒子を得ることからなり、上記無機ガ
スの含浸を、重合体粒子が合着しない緩和な温度下でか
つ加圧下において該重合体粒子に無機ガスを気相含浸さ
せることにより行なうことにより、無機ガス含有量が０
．０５モル／ｋｇ（重合体粒子）以上の発泡性重合体粒
子とし、これを無機ガス含有量が０．０５モル／ｋｇ（
重合体粒子）未満に減少する迄に発泡槽に導入し、該重
合体粒子のビカット軟化点より１０〜４０℃高い加熱温
度下で水蒸気導入により加熱発泡させて予備発泡粒子を
得ることを特徴とする予備発泡粒子の製造方法が提供さ
れる。

【００１０】本発明は、前記目的を達成すべく重合体粒
子への無機ガスの含浸を従来のごとき水分散系ではなく
気相下でかつ特定の条件下で行ない、かつ放出発泡によ
らずに予備発泡を行なうという手段を講じたものである
。

【００１１】そして、本発明は、かかる手段により高品
質の予備発泡粒子、ことに発泡倍数３０倍以上の高発泡
予備発泡粒子が効率良く得られるという事実の発見に基
づくものである。

【００１２】この発明に用いる重合体粒子としては、粒
径約０．２〜３．０ｍｍのものが適しており、また、そ
の基材樹脂としては、ポリスチレン系樹脂が適している
。このポリスチレン系樹脂の具体例としては、ポリスチ
レン、ポリメチルスチレン、スチレン−アクリロニトリ
ル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン
共重合体、スチレンとアクリル酸エステルもしくはメタ
クリル酸エステルとの共重合体、スチレン−無水マレイ
ン酸共重合体、スチレン重合体とエチレンもしくはプロ
ピレン重合体の架橋樹脂又はスチレン重合体とポリフェ
ニレンオキサイドの混合樹脂が挙げられる。

【００１３】これらのポリスチレン系樹脂は、発泡性や
発泡時の気泡の均一性等の点で、ジビニルベンゼン、多
官能（メタ）アクリレート等の架橋剤で適度に部分架橋
されたものであってよい。

【００１４】かかる重合体粒子に無機ガスを含浸するに
際し、これらの粒子表面には適当な表面処理剤による処
理がなされていてもよく、また、粒子基材中に、適当な
添加剤が含まれていてもよい。これらの表面処理剤や添
加剤の例としては、滑剤、帯電防止剤、発泡助剤、着色
剤等が挙げられる。これらのうち、表面処理剤としては
、タルク、炭酸カルシウム、シリカ　　アルミナのコロ
イド及びスラリー、エチレンビスステアロアミド、高級
脂肪酸、高級脂肪酸アルコール、ヤシ油　　大豆油等の
食用油、水添硬化油、高級脂肪酸トリグリセライド、ソ
ルビタンステアリルエステル、グリセリンステアリルエ
ステル、グリセリンアルキルエーテル、ポリエーテル、
ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ヒド
ロキシカルボン酸エステル、融点４０−１２０℃のパラ
フィン及びポリエチレンワックス、ジンクステアレート
等の金属石鹸、変性ポリシロキサン等が挙げられる。

【００１５】また、添加剤としては、チオジプロピオン
酸エステル、チウラム化合物、高級脂肪酸アマイド、芳
香族ビスアマイド、エチレンビスステアリルアマイド、
高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、パラフィン、ワックス
、ポリエチレンポリプロピレンワックス、不溶性微細粒
異質ポリマー、動植物硬化油、非イオン界面活性剤、１
．３ジエン臭素重合体等や、発泡助剤として知られたト
ルエン、エチルベンゼン、シクロヘキサン等（但し、含
有量は０．　３−２．０ｗｔ％程度）が挙げられる。

【００１６】なお、かかる表面処理や内添は、前もって
リボンブレンダータンブラー、ナウターミキサー、スパ
ーミキサー、レーディゲミキサー等で行なうのが望まし
く、または無機ガス含浸容器が回転もしくは攪拌できる
ものであれば含浸時に同時に行ってもよい。

【００１７】本発明において、まず上記重合体粒子は気
相加圧下で無機ガス（炭酸ガス、窒素ガス、空気等）の
含浸処理に付される。

【００１８】従って、含浸処理は、密閉容器内で無機ガ
スを圧入して行なわれる。かかる含浸処理において系内
ことに重合体粒子の温度は緩和温度とされる。ここで緩
和な温度とは、含浸処理中に重合体粒子間が合着しない
温度を意味し、具体的には重合体粒子のビカット軟化点
よりもすくなくとも１０℃低い温度下とされる。好まし
い温度は、樹脂基材のみならず、用いる無機ガスの種類
にも依存する。

【００１９】通常、ガス含浸性、容器の耐圧性などの点
でより低温が望ましく、４０℃以下が好ましい。また０
℃以下は工業的にエネルギー消費大となる。工業的に安
定して高い発泡性を得る場合、炭酸ガスは好ましくは５
−４０℃であり、窒素及び空気は０〜３０℃である。な
お、重合体のビカット軟化点より１０℃低い温度以上で
は含浸時に重合体粒子が合着し当製造法が実施できなく
なり、またガス含浸量が減少し希望する発泡性が得られ
ない。

【００２０】かかる条件においては、無機ガスの重合体
への溶媒性がなく、加熱も殆どなされないことから含浸
時の重合体粒子相互の合着等の惧れはない。従って、重
合体粒子を静置した状態で含浸を行ってもよい。また含
浸の促進及び均一性を得るために無機ガス加圧下で重合
体粒子を容器上部よりポンプ等により吸引して調温室を
通し下部にもどし循環させてもよい。

【００２１】また、重合体粒子に炭酸ガスを含浸させる
適当な圧力は１５ｋｇ／ｃｍ２　以上、好ましくは２０
ｋｇ／ｃｍ２　以上、５０ｋｇ／ｃｍ２　以下であり、
窒素及び空気を含浸させる適当な圧力は３０ｋｇ／ｃｍ
２　以上、好ましくは４５ｋｇ／ｃｍ２　以上、９０ｋ
ｇ／ｃｍ２　以下である。

【００２２】かかる含浸処理により、重合体粒子に無機
ガスが均一に含浸される。この含浸時間は、無機ガスの
種類、圧力、重合体粒子の基材、粒径によっても異なる
が、少なくとも無機ガスが０．０５モル／ｋｇ（重合体
粒子）以上含浸されるまで行われ、通常、１〜１０時間
の含浸処理で達成される。とくに、高発泡の予備発泡粒
子を得るためには、無機ガスの含浸量を０．５〜４．０
モル／ｋｇ（重合体粒子）とするのが好ましい。

【００２３】なお、本発明は無機ガスを使用するもので
あり、その目的からしても揮発性有機発泡剤を使用する
必要はない。しかしながら、本発明の効果が阻害されな
い限り、若干の揮発性有機発泡剤を併用することも可能
であり、例えば、プロパン、ｎ−ブタン、ｉ−ブタン、
ジクロロフルオロメタン等を５ｗｔ％以下の少量併用し
ても同様な効果を得ることが可能である。

【００２４】このようにして、無機ガスが含浸された重
合体粒子は、次いで予備発泡条件に付される。この際、
重要なことは重合体粒子中の無機ガス含有量が０．０５
モル／ｋｇ（重合体粒子）以上の条件で予備発泡を行な
うことである。すなわち、無機ガス含浸重合体粒子は、
含浸密閉容器から大気へ取り出すとその無機ガスが徐々
に大気へ逸散してその含有量が低下し、０．０５モル／
ｋｇ未満になると均一な発泡倍率の予備発泡粒子を生産
することが困難となる。

【００２５】従って、工業生産上は、含浸処理後加圧状
態を保ったまま予備発泡用の発泡槽に導入して加熱発泡
を行なうのが好ましく、一旦大気へ取り出した後に予備
発泡に供する場合には、無機ガス含有量が０．０５モル
／ｋｇ未満に低下する迄に発泡槽へ導入して加熱発泡さ
せる必要がある。これらの態様は、状況に応じて適宜選
択されるが、いずれも本発明の範囲内である。

【００２６】予備発泡は、発泡槽内で加熱水蒸気を導入
することにより行なわれる。かかる水蒸気としては、６
０−１００℃の露点を有する水蒸気又は水蒸気−空気混
合気体を用いるのが適しており、とくに後者の混合気体
としては、７０−１００℃の露点を有するものが好まし
い。なお、露点６０℃未満のものでは、高倍率発泡体を
得難く好ましくない。

【００２７】予備発泡時の系の加熱は主として上記加熱
水蒸気によって行なわれ、重合体粒子がそのビカット軟
化点よりも１０〜４０℃高い温度となるように制御され
、好ましくは１５〜３５℃高い温度とされる。この温度
が重合体のビカット軟化点より１０℃高い温度に満たな
い場合は発泡が遅くなり、無機ガスの外部逸散が優位と
なって発泡効果が充分に得られず、その結果高発泡性が
得られない。また、重合体のビカット軟化点より４０℃
以上高い温度では発泡適正幅が極く狭くなり工業的に正
常な予備発泡粒子が得られない。

【００２８】なお、かかる予備発泡時において発泡槽内
を予め発泡温度付近に予熱しておくか、または発泡温度
範囲にある加熱気体圧下に発泡性重合体粒子を供給する
ことが、良好な発泡性の維持の点で好ましく、通常、０
．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ２　Ｇ程度の加圧下に保ってお
くのが適している。さらに、加熱の均一性の点で、重合
体粒子を攪拌して行なうのが好ましい。

【００２９】更に、発泡槽へ水蒸気等の加熱気体を初期
供給時、加圧下の圧力を保持しながら発泡槽の一部を開
けて、重合体粒子の充填時に共に導入されうる空気、無
機発泡剤を排出して温度の上昇、熱回りを良くすること
もできる。

【００３０】このようにして得られた予備発泡粒子は、
公知手法によりいわゆる型内成形に付されて種々の形状
の成形品を得る材料として用いられる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて説明するが、
これにより本発明は限定されるものではない。

【００３２】３００ｍｌのガス含浸容器に発泡時合着防
止材（アビエチン酸で表面処理された炭酸カルシュウム
）０．４ｇで表面被履処理した種々のポリスチレン系重
合体粒子１５０ｇを入れてて密閉し、無機ガスを圧入し
内容物を調温しながら一定時間保持した後、直接加熱気
体圧下の予備発泡用発泡槽に充填するか　　もしくは内
圧を取り除き短時間（約３０分）のうちに発泡槽に投入
し、加圧された加熱気体中で加熱発泡し予備発泡粒を得
た。これら予備発泡粒は水蒸気穴を有する金形に充填し
て水蒸気加圧下で加熱発泡すれば正常な発泡成形品が得
られるものであった。

【００３３】以下、用いた処理温度、処理圧力等の条件
と得られた予備発泡粒子の特性、性状についての結果を
比較例と共に表１〜２に示した。

【００３４】なお、用いた重合体は、実施例１〜６及び
１１、比較例１〜５については各々市販の成形用ポリス
チレン（平均分子量Ｍｗ３０００００）であり、実施例
７は無水マレイン酸（８％）−スチレン（９２％）共重
合体（Ｍｗ３６００００）実施例８はメチルメタクリレ
ート（７０％）−イソブチルメタクリレート（２０％）
−α−メチルスチレン（１０％）共重合体（Ｍｗ３００
０００）、実施例９はポリエチレン（３０％）−ポリス
チレン（７０％）架橋重合体、実施例１０はジビニルベ
ンゼン（０．０３％）架橋ポリスチレン、実施例１２は
ポリフェニレンオキサイド（２０％）−ポリスチレン（
８０％）混合重合体である。

【表１】

【表２】

【表３】

【００３５】なお、実施例１〜１２の予備発泡粒子は、
いずれも工程中、合着等は生じず、かつ気泡が均一で高
品質のものであった。これに対し比較例１の予備発泡粒
子では、ガス含浸時に合着が生じ、比較例２及び４では
、予備発泡粒子の発泡倍率が不充分であり、比較例３で
は気泡が不均一であり、比較例５では独立気泡率が７０
％以下と実用に供し得ず、いずれも予備発泡粒子の品質
が劣るものであった。

【００３６】

【発明の効果】本発明の予備発泡粒子の製造方法によれ
ば、無機ガスを用いて気泡が均一で高発泡倍率の予備発
泡粒子を効率的良く製造することができる。従って、従
来の無機ガス使用の放出発泡法で見られるような品質上
の欠点が大幅に改善されると共に、水分散系を用いるこ
となくかつガス含浸時に特に加熱する必要がないため製
造工程上も有利である。そしてその結果、好ましい作業
環境下でかつ環境汚染を引き起こすことなく、予備発泡
粒子の工業生産が可能となる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　重合体粒子に発泡剤としての無機ガス
   を含浸させた後、この発泡性重合体粒子を発泡槽内で加
   熱発泡条件に付して成形用予備発泡粒子を得ることから
   なり、上記無機ガスの含浸を、重合体粒子が合着しない
   緩和な温度下でかつ加圧下において該重合体粒子に無機
   ガスを気相含浸させることにより行なうことにより、無
   機ガス含有量が０．０５モル／ｋｇ（重合体粒子）以上
   の発泡性重合体粒子とし、これを無機ガス含有量が０．
   ０５モル／ｋｇ（重合体粒子）未満に減少する迄に発泡
   槽に導入し、該重合体粒子のビカット軟化点より１０〜
   ４０℃高い加熱温度下で水蒸気導入により加熱発泡させ
   て予備発泡粒子を得ることを特徴とする予備発泡粒子の
   製造方法。
2. 【請求項２】　　重合体粒子の基材が、ポリスチレン系
   樹脂である請求項１の製造方法。
3. 【請求項３】　　ガス含浸時に重合体粒子が合着しない
   緩和な温度がその重合体粒子のビカット軟化点より１０
   ℃以上低い温度域である請求項１の製造方法。
4. 【請求項４】　　水蒸気の導入が、６０〜１００℃の露
   点を有しかつ重合体粒子のビカット軟化点より１０〜４
   ０℃高い温度の水蒸気又は水蒸気−空気混合気体を用い
   て行なわれる請求項１の製造方法。